发电式传感器及其应用.ppt

当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，并通过进一步的二次发射得到倍增放大。然后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出。因为采用了二次发射倍增系统，所以光电倍增管在探测紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器中，具有极高的灵敏度和极低的噪声。另外，光电倍增管还具有响应快速、成本低、阴极面积大等优点。广泛应用于光子计数、极微弱光探测、化学发光、生物发光研究、极低能量射线探测、分光光度计、旋光仪、色度计、照度计、尘埃计、浊度计、光密度计、热释光量仪、辐射量热计、扫描电镜、生化分析仪等仪器设备中。2、内光电效应及其光电器件受光照物体(通常为半导体材料)电导率发生变化或产生光电动势的效应称为内光电效应。内光电效应按其工作原理分为：光电导效应和光生伏特效应。

1)光电导效应半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对,使其导电性能增强,光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管。

①光敏电阻(光导管)：在黑暗的环境下,它的阻值很高,当受到光照并且光辐射能量足够大时，使其导带的电子和价带的空穴增加,电阻率变小。光敏电阻常用的半导体材料有硫化镉(CdS）和硒化镉(CdSe)。光敏电阻在受到光的照射时，由于内光电效应使其导电性能增强，电阻RG值下降，所以流过负载电阻RL的电流及其两端电压也随之变化。光线越强，电流越大。当光照停止时，光电效应消失，电阻恢复原值，因而可将光信号转换为电信号。光敏电阻的光谱特性使用不同材料制成的光敏电阻，有着不同的光谱特性。对于不同波长的入射光，光敏电阻的相对灵敏度是不相同的。因此在选用光敏电阻时应当把元件和光源的种类结合起来考虑，才能获得满意的结果。

光敏电阻的光电特性在一定电压作用下，光敏电阻的光电流I与照射光通量Φ的关系称为光电特性。光敏电阻的光电特性具有非线性。光敏电阻主要用于相机自动测光、室内光线控制、工业及光电控制、光控开关、光控灯以及电动玩具等。?因此不适宜做检测元件，在自动控制中它常用做开关式光电传感器。

②光敏二极管和光敏三极管：光敏二极管光敏二极管又称光电二极管，它与普通半导体二极管在结构上是类似的。光敏二极管在电路中处于反向偏置，在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，该反向电流称之为暗电流。当光照射在PN结上，光子打在PN结附近，使PN结附近产生光生电子及光生空穴，因此使PN结的反向电流增大。光照特性右图是硅光敏二极管在小负载电阻下的光照特性。光电流与照度成线性关系。所以适合检测等方面的应用。光谱特性当入射波长＞900nm时，响应下降;当入射波长＜900nm时，响应也逐渐下降.硅光敏二极管光照特性光敏三极管光敏三极管的光谱特性光敏三极管存在一个最佳灵敏度的峰值波长。当入射光的波长增加时，相对灵敏度要下降01光敏三极管是把光敏二极管产生的光电流进一步放大，它是具有更高灵敏度和响应速度的光敏传感器。01光敏三极管有PNP型和NPN型两种。01光敏三极管的光照特性光敏三极管的输出电流I和照度之间的关系。它们之间呈近似线性关系。当光照足够大（几千勒克斯）时，会出现饱和现象，从而使光敏三极管既可作线性转换元件，也可作开关转换元件。光敏二极管、光敏三极管主要用于光电检测、光电控制方面，如光电耦合器等。光电池是在光线照射下，直接能将光量转变为电动势的光电元件。实质上它就是电压源。光电池的种类很多，有硒光电池、氧化亚铜光电池、硫化镉光电池、锗光电池、硅光电池、砷化镓光电池等。硅光电池：最广泛，适合红外波长硒光电池：适合可见光砷化镓光电池：光谱响应与太阳光谱吻合，耐高温，耐宇宙射线光生伏特效应指半导体材料P-N结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。+++---PN光电池符号③光电池204060801000.40.60.81.01.20.2I/%12λ/μm光谱特性光电池的光谱特性决定于材料。从曲线可看出，硒光电池在可见光谱范围内有较高的灵敏度，峰值波长在540nm附近，适宜测可见光。硅光电池应用的范围400nm